基于TMS320LF2407A 和AT89S52 三相異步電機雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計
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假設(shè)電機定轉(zhuǎn)子三相繞組完全對稱； 定轉(zhuǎn)子表面光滑， 無齒槽效應， 定轉(zhuǎn)子每相氣隙磁動勢在空間呈正弦分布； 磁飽和、渦流及鐵心損耗均忽略不計， 則三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)矩方程如下:
式中: L r ， L m 分別為轉(zhuǎn)子自感和互感； p 是微分算子； i sq是定子電流在q 軸上的分量； rd 是轉(zhuǎn)子磁鏈在d 軸上的分量。
從式( 1) 可以看出， 異步電機的轉(zhuǎn)矩與定子電流矢量和轉(zhuǎn)子磁場以及夾角有關(guān)。因此， 要想控制轉(zhuǎn)矩， 必須先檢測和控制磁通。當dq 坐標系在同步旋轉(zhuǎn)磁場上且靜止坐標系中的各交流量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)坐標系中對應的直流量時， 使d 軸和轉(zhuǎn)子磁場方向重合， 可得到磁場定向控制方程如下:
式中:
為漏磁系數(shù)； r 為轉(zhuǎn)子時間常數(shù)。由式( 2) 可知， 檢測到定子電流的d 軸分量( 勵磁分量) 可觀測出轉(zhuǎn)子磁通幅值； 由式( 4) 可知， 當rd 恒定時， 只要控制定子電流的q 軸分量( 轉(zhuǎn)矩分量) ， 即可控制電磁轉(zhuǎn)矩。具體工作原理如下:
通過電流傳感器測量逆變器輸出的定子電流iA ，iB ， 經(jīng)過DSP 的A/ D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量， 并利用iC = - ( i A + i B ) 計算出i C。電流i A ， iB ， i C 通過Clarke 變換和Park 變換得到了dq 坐標系下的勵磁反饋電流i sd和轉(zhuǎn)矩反饋電流isq ， 與給定的勵磁電流i sd ref 和轉(zhuǎn)矩電流i sqref 的差通過PI 調(diào)節(jié)后， 再經(jīng)過Park 逆變換輸出!?
坐標下的電壓， DSP 利用該電壓生成三相逆變器所需的六路驅(qū)動信號。實時測量的電機轉(zhuǎn)速信號一方面用于與給定速度比較產(chǎn)生i sqref ， 另一方面進入電流位置磁鏈轉(zhuǎn)換模型求出磁鏈的位置， 并用于Clar ke 和Park 逆變換。
3. 2 程序流程圖
AT89S52 單片機控制系統(tǒng)上電后，首先通過鍵盤輸入接口輸入給定轉(zhuǎn)速， 單片機將給定轉(zhuǎn)速存儲在雙口RAM 中， 同時， 給定轉(zhuǎn)速通過單片機P0 口輸出到液晶顯示單元的驅(qū)動控制芯片SED1520，由SED1520 驅(qū)動OCMJ4X8B2 顯示轉(zhuǎn)速， 轉(zhuǎn)速的顯示范圍為0~ 9 999 r/ min， 然后通過鍵盤來確定是否要對相關(guān)變量采樣并存儲。該部分程序流程圖如圖4( a) 所示。
其次給TMS320LF2407A DSP 控制系統(tǒng)上電， 運行初始化程序完成初始狀態(tài)的設(shè)定( 包括對相關(guān)變量采樣數(shù)據(jù)存儲等) ， DSP 控制系統(tǒng)對電機轉(zhuǎn)速和電樞電流采樣， 與給定值進行比較， 若達到設(shè)定轉(zhuǎn)速， 則循環(huán)運行， 當給定轉(zhuǎn)速改變時， 進入中斷處理子程序。主程序流程圖和中斷處理子程序流程圖分別如圖4( b) 和圖4 ( c)所示。
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